Basamaklı dolusavaklarda farklı tip basamak tasarımlarının enerji sönümleme performansına etkisinin sayısal olarak incelenmesi

Basamaklı dolusavaklar, boşaltım kanalı boyunca yerleştirilen basamaklar sayesinde suyun sahip olduğu enerjinin büyük bir kısmını sönümleyebilen yapılardır. Basamakların enerji sönümlemedeki etkisi sebebiyle uzun yıllardır kullanılan bu dolusavaklar, birçok akademik çalışmaya da konu olmuştur. Araştırmacılar, enerji sönümleme performansında daha iyi neticeler elde edebilmek amacıyla farklı basamak geometrileri önermeye devam etmektedirler. Bu çalışmada, HAD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) yöntemi ile çalışan OpenFOAM yazılımı kullanılarak, farklı tip basamak tasarımlarının basamaklı dolusavaklardaki enerji sönümleme performansına etkisi sayısal olarak incelenmiştir. Çalışmanın doğrulaması, literatürde yer alan iki farklı açıya sahip klasik basamaklı dolusavak modellerine ait deneysel verilerle yapılmış, ardından üç farklı açı (8,9˚, 14,6˚, 26,6˚), altı farklı debide zigzag labirent geometriye sahip yeni basamak tipleri üzerinden sayısal modellerin analizleri gerçekleştirilmiştir. Analizler sonucunda, debi arttıkça tüm modellerde enerji sönümleme oranının azaldığı, zigzag modellerde göz sayısı azaldıkça enerji sönümleme performansının arttığı ve düşük kanal açılarında genel olarak daha yüksek enerji sönümleme performansı elde edildiği gözlenmiştir. Özellikle 14,6° kanal açılı Model 7, maksimum debide %73,85 oranında enerji sönümleme ile öne çıkarken; 26,6° kanal açılı Model 1'in, klasik basamaklı dolusavak modeline göre %20 oranında daha iyi performans sergilediği tespit edilmiştir. 8,9° kanal açılı modellerde ise 26,6° Model 1 ile aynı basamak tipine sahip olan Model 11'in enerji sönümleme performansı açısından iyi sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir. Ayrıca hız profilleri incelendiğinde, önerilen modellerin dolusavak üzerinde akım hızını azaltmada oldukça etkili olduğu gözlenmiştir. Çalışma sonucunda; yeni geometrik tasarımların, basamaklı dolusavaklarda enerji sönümleme performansı açısından önemli faydalar sağlayabileceği düşünülmektedir.